Tweet
Vì sao IPv6 ra đời và nó có những đặc điểm gì?
1. Nguyên nhân phát triển IPv6
Năm 1973, TCP/IP được giới thiệu và ứng dụng vào mạng APRANET. Vào thời điểm đó, mạng APRANET chỉ có khoảng 250 Site kết nối với nhau, với khoảng 750 máy tính. Internet đã và đang phát triển với tốc độ khủng khiếp, đến nay đã có hơn 60 triệu người dùng trên toàn thế giới. Theo tính toán của giới chuyên môn, mạng Internet hiện nay đang kết nối hàng trăm ngàn site với nhau, với khoảng hơn 10 triệu máy tính. Trong tương lai không xa, số lượng này sẽ không dừng ở đó. Sự phát triển nhanh chóng này đòi hỏi phải kèm theo sự mở rộng và nâng cấp không ngừng của cơ sở hạ tầng mạng, công nghệ sử dụng.
Bước sang những năm đầu thế kỷ XXI, ứng dụng của Internet phát triển nhằm cung cấp dịch vụ cho người dùng trên các thiết bị mới ra đời như: Notebook, Cellualar Modem, Tablet, Smart Phone,… Để có thể đưa những khái niệm mới dựa trên cơ sở TCP/IP này thành hiện thực, TCP/IP phải mở rộng được đó là tài nguyên mạng ngày càng hạn hẹp. Việc phát triển về thiết bị, cơ sở hạ tầng, nhân lực…không phải là một khó khăn lớn. Vấn đề ở đây là địa chỉ IP, không gian địa chỉ IPv4 đã cạn kiệt không thể đáp ứng nhu cầu của sự phát triển mở rộng của mạng. Bước tiến quan trọng, mang tính chiến lược đối với kế hoạch mở rộng này là việc nghiên cứu cho ra đời một thế hệ sau của giao thức IPv4, đó chính là IPv6.
IPv6 ra đời không có nghĩa là phủ nhận ngay IPv4. Vì là một phiên bản mới của công nghệ IP, nên việc nghiên cứu và ứng dụng vào thực tiễn luôn là một thách thức lớn. Một trong những thách thức lớn đó là khả năng tương thích giữa IPv6 và IPv4, liên quan đến việc chuyển đổi giữa IPv6 và IPv4, làm thế nào mà người sử dụng có thể khai thác hết tính năng của IPv6 nhưng nhất thiết phải nâng cấp toàn bộ thiết bị mạng như LAN, WAN, Internet,… lên IPv6.
2. Những hạn chế của IPv4
IPv4 hỗ trợ tối đa 32 Bit địa chỉ (4,294,967,296 host), không gian IPv4 ngày đang dần cạn kiệt nên không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của mạng Internet, đặc biệt là việc thiếu hụt không gian địa chỉ tầm trung (Địa chỉ lớp B).
Cấu trúc định tuyến chưa hiệu quả: Địa chỉ IPv4 có cấu trúc định tuyến vừa phân cấp, vừa không phân cấp. Mỗi bộ định tuyến (Router) phải duy trì bảng thông tin định tuyến với thông tin định tuyến lớn, đòi hỏi Router phải có dung lượng bộ nhớ lớn.
Hạn chế về tính bảo mật thông tin và chưa hỗ trợ tốt cho truyền thông đa phương tiện (Multimedia).
3. Các đặc điểm của IPv6
Trong IPv6 giao thức Internet được cải tiến một cách rộng lớn để thích nghi được sự phát triển không biết trước được của Internet. Định dạng và độ dài của những địa chỉ IP cũng được thay đổi với những gói định dạng. Những giao thức liên quan, như ICMP cũng được cải tiến. Những giao thức khác trong tầng mạng như ARP, RARP, IGMP hoặc đã bị xoá có trong giao thức ICMPv6. Những giao thức tìm đường như RIP, OSPF được cải tiến có khả năng thích nghi với những thay đổi này.
– Không gian địa chỉ lớn
IPv6 hỗ trợ 128 Bit địa chỉ (3,4.10^38 host). Với số lượng địa chỉ vô cùng lớn thì không gian địa chỉ IPv6 được thiết kế đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống Internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Các địa chỉ hiện đang phân bố để sử dụng chỉ chiếm một lượng nhỏ và vẫn còn thừa rất nhiều địa chỉ sẵn sàng sử dụng trong tương lai. Với không gian như vậy thì các kĩ thuật bảo tồn địa chỉ như NAT sẽ không còn cần thiết nữa.
– Địa chỉ phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả
Các địa chỉ toàn cục của IPv6 được thiết kế để tạo ra một hạ tầng định tuyến hiệu quả, phân cấp và có thể tổng quát hoá dựa trên sự phân cấp thường thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế. Trên mạng Internet dựa trên IPv6, các Router mạng xương sống (Backbone) có số mục trong bảng định tuyến nhỏ hơn rất nhiều.
– Khuông dạng Header được đơn giản hoá
Header của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng cách chuyển các trường không quan trọng và các trường lựa chọn sang các Header mở rộng được đặt phía sau của IPv6 Header. Khuông dạng Header mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các Router.
– Tự cấu hình địa chỉ
Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình địa chỉ Stateful như khả năng cấu hình server DHCP và tự cấu hình địa chỉ Stateless (không có DHCP Server). Với tự cấu hình địa chỉ mạng Stateless, các trạm trong liên kết tự động cấu hình chúng với địa chỉ IPv6 của liên kết (địa chỉ cục bộ liên kết) và với địa chỉ rút ra từ tiền tố được quảng bá bởi Router cục bộ. Thậm chí nếu không có Router, các trạm trên cùng một liên kết có thể tự cấu hình chúng với các địa chỉ cục bộ liên kết và giao tiếp với nhau mà không phải thiết lập cấu hình thủ công.
– Khả năng xác thực và bảo mật thông tin
Tích hợp sẵn trong thiết kế IPv6 giúp triển khai dễ dàng đảm bảo sự tương tác lẫn nhau giữa các nút mạng.
– Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS
Lưu thông trên mạng được phân thành các luồng cho phép xử lý mức ưu tiên khác nhau tại các Router.
– Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động
Khả năng di động MobileIP tận dụng được các ưu điểm của IPv6 so với IPv4.
– Khả năng mở rộng
Thiết kế của IPv6 có dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng thời dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu.
Nguyễn Hồng Khanh – VnPro
Năm 1973, TCP/IP được giới thiệu và ứng dụng vào mạng APRANET. Vào thời điểm đó, mạng APRANET chỉ có khoảng 250 Site kết nối với nhau, với khoảng 750 máy tính. Internet đã và đang phát triển với tốc độ khủng khiếp, đến nay đã có hơn 60 triệu người dùng trên toàn thế giới. Theo tính toán của giới chuyên môn, mạng Internet hiện nay đang kết nối hàng trăm ngàn site với nhau, với khoảng hơn 10 triệu máy tính. Trong tương lai không xa, số lượng này sẽ không dừng ở đó. Sự phát triển nhanh chóng này đòi hỏi phải kèm theo sự mở rộng và nâng cấp không ngừng của cơ sở hạ tầng mạng, công nghệ sử dụng.
Bước sang những năm đầu thế kỷ XXI, ứng dụng của Internet phát triển nhằm cung cấp dịch vụ cho người dùng trên các thiết bị mới ra đời như: Notebook, Cellualar Modem, Tablet, Smart Phone,… Để có thể đưa những khái niệm mới dựa trên cơ sở TCP/IP này thành hiện thực, TCP/IP phải mở rộng được đó là tài nguyên mạng ngày càng hạn hẹp. Việc phát triển về thiết bị, cơ sở hạ tầng, nhân lực…không phải là một khó khăn lớn. Vấn đề ở đây là địa chỉ IP, không gian địa chỉ IPv4 đã cạn kiệt không thể đáp ứng nhu cầu của sự phát triển mở rộng của mạng. Bước tiến quan trọng, mang tính chiến lược đối với kế hoạch mở rộng này là việc nghiên cứu cho ra đời một thế hệ sau của giao thức IPv4, đó chính là IPv6.
IPv6 ra đời không có nghĩa là phủ nhận ngay IPv4. Vì là một phiên bản mới của công nghệ IP, nên việc nghiên cứu và ứng dụng vào thực tiễn luôn là một thách thức lớn. Một trong những thách thức lớn đó là khả năng tương thích giữa IPv6 và IPv4, liên quan đến việc chuyển đổi giữa IPv6 và IPv4, làm thế nào mà người sử dụng có thể khai thác hết tính năng của IPv6 nhưng nhất thiết phải nâng cấp toàn bộ thiết bị mạng như LAN, WAN, Internet,… lên IPv6.
2. Những hạn chế của IPv4
IPv4 hỗ trợ tối đa 32 Bit địa chỉ (4,294,967,296 host), không gian IPv4 ngày đang dần cạn kiệt nên không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của mạng Internet, đặc biệt là việc thiếu hụt không gian địa chỉ tầm trung (Địa chỉ lớp B).
Cấu trúc định tuyến chưa hiệu quả: Địa chỉ IPv4 có cấu trúc định tuyến vừa phân cấp, vừa không phân cấp. Mỗi bộ định tuyến (Router) phải duy trì bảng thông tin định tuyến với thông tin định tuyến lớn, đòi hỏi Router phải có dung lượng bộ nhớ lớn.
Hạn chế về tính bảo mật thông tin và chưa hỗ trợ tốt cho truyền thông đa phương tiện (Multimedia).
3. Các đặc điểm của IPv6
Trong IPv6 giao thức Internet được cải tiến một cách rộng lớn để thích nghi được sự phát triển không biết trước được của Internet. Định dạng và độ dài của những địa chỉ IP cũng được thay đổi với những gói định dạng. Những giao thức liên quan, như ICMP cũng được cải tiến. Những giao thức khác trong tầng mạng như ARP, RARP, IGMP hoặc đã bị xoá có trong giao thức ICMPv6. Những giao thức tìm đường như RIP, OSPF được cải tiến có khả năng thích nghi với những thay đổi này.
– Không gian địa chỉ lớn
IPv6 hỗ trợ 128 Bit địa chỉ (3,4.10^38 host). Với số lượng địa chỉ vô cùng lớn thì không gian địa chỉ IPv6 được thiết kế đủ lớn cho phép phân bổ địa chỉ và mạng con từ trục xương sống Internet đến từng mạng con trong một tổ chức. Các địa chỉ hiện đang phân bố để sử dụng chỉ chiếm một lượng nhỏ và vẫn còn thừa rất nhiều địa chỉ sẵn sàng sử dụng trong tương lai. Với không gian như vậy thì các kĩ thuật bảo tồn địa chỉ như NAT sẽ không còn cần thiết nữa.
– Địa chỉ phân cấp, hạ tầng định tuyến hiệu quả
Các địa chỉ toàn cục của IPv6 được thiết kế để tạo ra một hạ tầng định tuyến hiệu quả, phân cấp và có thể tổng quát hoá dựa trên sự phân cấp thường thấy của các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) trên thực tế. Trên mạng Internet dựa trên IPv6, các Router mạng xương sống (Backbone) có số mục trong bảng định tuyến nhỏ hơn rất nhiều.
– Khuông dạng Header được đơn giản hoá
Header của IPv6 được thiết kế để giảm chi phí đến mức tối thiểu. Điều này đạt được bằng cách chuyển các trường không quan trọng và các trường lựa chọn sang các Header mở rộng được đặt phía sau của IPv6 Header. Khuông dạng Header mới của IPv6 tạo ra sự xử lý hiệu quả hơn tại các Router.
– Tự cấu hình địa chỉ
Để đơn giản cho việc cấu hình các trạm, IPv6 hỗ trợ cả việc tự cấu hình địa chỉ Stateful như khả năng cấu hình server DHCP và tự cấu hình địa chỉ Stateless (không có DHCP Server). Với tự cấu hình địa chỉ mạng Stateless, các trạm trong liên kết tự động cấu hình chúng với địa chỉ IPv6 của liên kết (địa chỉ cục bộ liên kết) và với địa chỉ rút ra từ tiền tố được quảng bá bởi Router cục bộ. Thậm chí nếu không có Router, các trạm trên cùng một liên kết có thể tự cấu hình chúng với các địa chỉ cục bộ liên kết và giao tiếp với nhau mà không phải thiết lập cấu hình thủ công.
– Khả năng xác thực và bảo mật thông tin
Tích hợp sẵn trong thiết kế IPv6 giúp triển khai dễ dàng đảm bảo sự tương tác lẫn nhau giữa các nút mạng.
– Hỗ trợ tốt hơn về chất lượng dịch vụ QoS
Lưu thông trên mạng được phân thành các luồng cho phép xử lý mức ưu tiên khác nhau tại các Router.
– Hỗ trợ tốt hơn tính năng di động
Khả năng di động MobileIP tận dụng được các ưu điểm của IPv6 so với IPv4.
– Khả năng mở rộng
Thiết kế của IPv6 có dự phòng cho sự phát triển trong tương lai đồng thời dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu.
Nguyễn Hồng Khanh – VnPro